Una de las piedras angulares de la implementación de la tecnología cuántica es la creación y manipulación de la forma de campos externos que pueden optimizar el rendimiento de los dispositivos cuánticos. Conocido como control óptimo cuántico, este conjunto de métodos comprende un campo que ha evolucionado y se ha expandido rápidamente en los últimos años.

Un nuevo artículo de revisión publicado en EPJ Quantum Technology y escrito por Christiane P. Koch, Dahlem Center for Complex Quantum Systems y Fachbereich Physik, Freie Universität Berlin junto con colegas de toda Europa evalúa el progreso reciente en la comprensión de la capacidad de control de los sistemas cuánticos, así como la aplicación del control cuántico a las tecnologías cuánticas. . Como tal, establece una hoja de ruta potencial para la tecnología futura.

Si bien el control óptimo cuántico se basa en la teoría de control convencional que abarca la interfaz de las matemáticas aplicadas, la ingeniería y la física, también debe tener en cuenta las peculiaridades y la naturaleza contraria a la intuición de la física cuántica.

Esto incluye la superposición, el concepto de que un sistema cuántico puede existir en varios estados al mismo tiempo, una de las claves de la potencia informática avanzada de las máquinas que se basan en bits cuánticos — o qubits.

En última instancia, el objetivo principal del control cuántico óptimo es hacer que las tecnologías cuánticas emergentes operen con su rendimiento óptimo y alcancen los límites físicos.

"Cada arquitectura de dispositivo viene con límites específicos, pero estos límites a menudo no se alcanzan con formas más tradicionales de operar el dispositivo", dice Koch. "El uso de modelado de pulsos puede llevar los dispositivos al límite en términos de precisión o velocidad de operación que es fundamentalmente posible".

Los autores de esta revisión consideran factores en la disciplina, incluido el grado en que se puede establecer, controlar y observar un sistema cuántico sin provocar el colapso de esta superposición, algo que impide seriamente la estabilidad de las computadoras cuánticas.

La revisión también sugiere que así como los ingenieros convencionales tienen un marco teórico de control en el que confiar, la capacitación de los futuros "ingenieros cuánticos" puede requerir un marco similar que aún no se ha desarrollado.

Un sistema cuántico que unifique la teoría y el experimento es uno de los objetivos de investigación actuales del campo y los autores señalan que esto también formará la base para el desarrollo de estrategias de control óptimas.

Además de evaluar el progreso reciente hacia este objetivo, el equipo expuso algunos de los obstáculos que pueden surgir en el campo. Obstáculos que deberán superarse si se quiere manifestar un futuro tecnológico cuántico. + Explora más

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